• Presentasi ini memberikan penjelasan serta pemahaman mengenai pentingnya informasi fluk gas rumah kaca (GRK) dari ekosistem lahan gambut, serta menjelaskan metode-metode dan alat untuk pengukurannya secara spesifik, khususnya fluk GRK dari proses dekomposisi dan/atau kebakaran gambut (perubahan karbon stok dalam lapisan tanah gambut). • Pada bagian akhir dari presentasi ini, ditampilkan beberapa contoh hasil pengamatan/pengukuran fluk GRK dari berbagai kondisi lahan gambut yang menggambarkan bahwa data-data hasil kajian fluk GRK di lahan gambut keragamannya sangat besar, sehingga sangat diperlukan metode dan teknik sampling yang representatif dalam mengukur fluk GRK pada lahan gambut tersebut. • Secara umum berkaitan dengan GRK ini ada dua istilah yang umum digunakan yaitu “fluk” dan “emisi”, dalam presentasi ini yang dimaksud dengan: - Fluk GRK adalah kecepatan pengaliran gas rumah kaca dari permukaan tanah ke atmosfir dalam satuan berat gas per luas permukaan tanah dalam satuan waktu tertentu (misalnya dengan satuan mg/m2/jam). - Emisi GRK adalah proses terbebasnya gas rumah kaca ke atmosfir.
1
Materi yang dibahas diantaranya adalah: - Pendahuluan yang menginformasikan sumber-sumber GRK Indonesia, yang mana sebagian besar berasal dari lahan gambut - Informasi sumber-sumber GRK dari ekosistem lahan gambut. - Metode untuk mengamati atau mengukur fluk GRK dari ekosistem lahan gambut, - Serta contoh hasil-hasil pengukuran GRK yang pernah dilaksanakan di lahan gambut, khususnya gambut Indonesia, - Disamping itu juga disajikan bahan (pustaka) sebagai sumber bacaan.
2
• Cadangan karbon yang tersimpan pada lahan gambut sangat banyak yaitu sekitar 60 kg C/m3 gambut, sedangkan ekosistemnya sangat rapuh, maka apabila gambut tidak dikelola dengan baik akan menyebabkan kehilangan karbon yang banyak, terutama dalam bentuk gas rumah kaca (GRK) ke atmosfer. • Emisi GRK Indonesia yang telah dilaporkan oleh KLH tahun 2010 adalah sebesar 1.791.371,89 Gg CO2 e; 63% dari total emisi Indonesia tersebut berasal dari perubahan penggunaan lahan dan dari lahan gambut, khusus emisi dari lahan gambut sendiri adalah sekitar 25% dari total emisi GRK Indonesia.
3
Sumber-sumber fluk GRK dari lahan gambut: 1)Dari perubahan penggunaan lahan yaitu apabila terjadi perubahan tutupan lahan dengan stok karbon banyak (seperti hutan) menjadi tutupan lahan dengan stok karbon yang lebih sedikit (seperti perkebunan); 2) Dari kebakaran gambut; kebakaran lahan gambut mengemisikan GRK terutama CO2, CH4 & N2O 3) Dari dekomposisi gambut, gambut dalam kondisi aerob akan terdekomposisi lebih cepat menghasilkan GRK ; 4) Dari pemupukan, pemupukan pada lahan gambut terutama pupuk N akan meningkatkan fluk GRK dari lahan gambut terutama gas N2O, disamping itu pemupukan juga dapat meningkatkan aktivitas mikro organisme perombak, yang juga dapat meningkatkan fluk GRK.
4
Metode pengukuran/pengamatan Fluk GRK dari lahan gambut: • Fluk GRK dari tanah gambut dapat ditentukan dengan beberapa cara diantaranya: 1. Dengan mengukur perubahan cadangan karbon tanah gambut pada dua periode waktu yang berbeda, 2. Mengukur fluk GRK dengan alat Infra Red Gas Analyzer (IRGA), atau 3. Mengukur fluk GRK dengan alat Gas Chromatography (GC).
5
Cara mengamati perubahan cadangan karbon dalam tanah gambut: •Pengamatan perubahan cadangan karbon gambut dapat dilakukan melalui dua periode waktu yang berbeda (misalnya dalam kurun waktu 2004 – 2014 atau periode10 tahun). •Untuk mengidentifikasi besarnya cadangan karbon (carbon stock) lahan gambut, dilakukan pengamatan terhadap sifat-sifat tanah gambut yaitu bulk density (BD), kadar abu (% mineral) dan kandungan karbon (%C) dari lapisan permukaan tanah sampai lapisan bawah (batas dengan tana mineral), dan luas gambut. •Sampel tanah gambut diambil menggunakan bor gambut khusus dari Eijkelkamp berbentuk setengah selinder dengan luas penampang 10 cm2 dan panjang/tinggi 50 cm •Sampling dilakukan pada titik-titik yang dianggap mewakili kondisi secara keseluruhan dari lahan gambut (misalnya: titik-titik pengamatan dilakukan menyebar pada satu transek mulai dari sungai sampai kubah gambut; atau dari pinggir saluran drainase sampai titik pertengahan jarak antara dua saluran drainase) •Sampel gambut yang telah diambil dilapangan tersebut kemudian dibawa ke laboratorium untuk dianalisa atau ditentukan bulk density (BD) dan kadar karbon (%C) nya. •Cadangan karbon gambut diprediksi dengan cara mengalikan BD x kandungan karbon x ketebalan gambut x luas lahan gambut. •Nilai atau faktor emisi ditentukan dengan cara mengurangi rata-rata stok karbon awal (tahun 2004) dengan nilai stok karbon akhir (tahun 2014).
6
Prosedur penetapan: BD, kadar abu dan karbon (%C) gambut: •Penentuan BD: Sampel gambut yang terambil oleh bor semuanya dimasukkan ke wadah (disk) yang terbuat dari alumunium coil, kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 1000C sampai semua air hilang (menguap), gambut yang telah kering ditimbang (diperoleh berat gambut kering). Bulk density (BD) ditentukan dengan cara : membagi total gambut kering dengan volume (biasanya volume bor). •Penentuan kadar karbon (%C): Sampel gambut kering air (oven 1000C) diambil sekitar 1 – 2 gram, dimasukkan ke dalam cawan keramik, kemudian dipanaskan/dibakar dalam oven furnish pada suhu 5500C selama 6 jam. Abu (mineral) yang tertinggal dalam cawan keramik ditimbang. Perhitungan: - Berat gambut awal (yaitu 1 – 2 gram) dikurangi dengan berat abu dikalikan dengan 100%, diperoleh persen bahan organik (%BO) - Persen bahan organik (%BO) dibagi dengan faktor konversi (konstanta) yaitu 1,922 diperoleh nilai persen karbon (%C)
7
Contoh perhitungan: -Dari hasil pengamatan profil gambut tahun 2004, deperoleh data ketebalan gambut 350 cm dengan stok karbon sebanyak 2.346 ton C/ha -Pada pengamatan tahun 2014 (setelah 10 tahun) pada profil gambut tersebut, ketebalan gambut menjadi 340 cm dengan stok karbon 2.158 ton C/ha. -Karbon yang hilang selama kurun waktu 10 tahun tersebut adalah: 2.346 ton C/ha – 2.158 ton C/ha = 188 ton C/ha -Rata-rata kehilangan karbon setiap tahunnya adalah: 188 ton C/ha dibagi 10 tahun = 18,8 ton C/ha/tahun -Rata-rata fluk GRK (CO2) per tahun adalah: 18,8 ton C/ha/th dikalikan dengan 3,67 = 68,93 ton CO2/ha/tahun. Keterangan: 3,67 adalah nilai/konstanta untuk mengkonversi karbon (C) menjadi bentuk CO2, nilai ini berasal dari: berat aton C = 12 dan O = 16 dalam bentuk CO2 berat molekulnya adalah 44, jadi konversi dari C menjadi CO2 adalah 44/12 = 3,67
8
Pengukuran fluk CO2 secara langsung di lapang dapat menggunakan jenis alat Infra Red Gas Analyzer (IRGA) yang sesuai .
9
- Kalibrasi alat IRGA sangat diperlukan guna menentukan ketepatan suatu alat ukur. - Kalibrasi adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen pengukur atau sistem pengukuran atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan yang berkaitan dengan besaran yang diukur pada kondisi tertentu. - Untuk itu, sebelum pengukuran fluk GRK di lapangan dengan IRGA, alat IRGA semestinya dikalibrasi terlebih dahulu yaitu dengan konsentrasi gas CO2 nol menggunakan soda lime, dan konsentrasi CO2 pembanding.
10
-
-
-
-
-
-
Tahapan kalibrasi IRGA dengan GAS Standard Pertama, Sambungkan baterai yang sudah di cas penuh dengan unit IRGA. Hidupkan IRGA selama lebih kurang 30 menit untuk memanaskan. Jangan hidupkan pompa pemutar gas pada waktu ini. Kedua, Instal perangkat lunak untuk jenis alat IRGA ke komputer. Manual dan software dalam CD tersedia sebagai bagian dari perangkat IRGA. Instalasi bisa juga melalui didownload dari web merk jenis alat IRGA tersebut. Ketiga, Pasang kabel jenis alat IRGA ke komputer yang sudah dihidupkan terlebih dahulu. Keempat, Hidupkan stop kontak pompa IRGA. Kelima, Aktifkan Programjenis alat tersebut pada komputer. Pilih yang sesuai COM-PORT Lalu, Kemudian klik OK. Kemudian, Anda akan terhubung ke jenis alat terssebut dan melihat bacaan dengan kisaran antara 0.000-1.000 di bagian atas layar (Gambar atas). Jika layar ini tidak muncul, pilih COMP PORT dengan nomor lain antara 0-13. Tahap selanjutnya, Gunakan Tedlar bag (Gambar dibawah) yang telah diisi dengan gas CO2 standar untuk kalibrasi pada konsentrasi tertentu, misalnya 550 ppm, tergantung konsentrasi gas CO2 standar yang dipunyai. Lalu, Disarankan untuk menggunakan metode pembuangan gas dengan hanya membuka satu katup Tedlar dan menghubungkannya dengan gas inlet IRGA. Daur ulang gas standar bisa menyebabkan kontaminasi.
11
- Tahapan berikutnya adalah, Klik “callibrate” dan selanjutnya klik “Span IRGA’ - Kemudian, Klik "OK" setelah muncul layar "Connect Gas Span untuk IRGA“ - Selanjutnya, ketik konsentrasi gas standar yang Anda gunakan, misalnya 550 pada kolom yang tersedia, kemudian klik "OK". - Lalu, tunggu selama 30 – 60 detik hingga muncul tanda “IRGA Spanned” di pojok kiri bawah layar. Klik "Quit" untuk keluar ke tampilan utama. - Dan, Matikan pompa dan kosongkan Tedlar bag dari gas standard.
12
Tahapan mengkalibrasi IRGA dengan konsentrasi nol: -Pertama, Gunakan tabung berisi kapur soda (soda lime) yang berfungsi untuk menyerap gas CO2 (Gambar atas kiri). -Hubungkan kedua ujung tabung ke IRGA sehingga membentuk sirkulasi udara tertutup antara tabung dengan IRGA, dan hubungkan juga IRGA dengan Laptop yang telah di instal program/software IRGA -Hidupkan pompa IRGA, akan terlihat bacaan pada monitor program kalibrasi Gashound akan turun dengan perlahan menjadi sekitar nol. -Klik "Calibrate" kemudian “Zero IRGA” (Gambar atas tengah dan kanan) -Lalu, Klik "OK" untuk "Purge IRGA with zero gas“ (Gambar bawah) -Tunggu selama 30 – 60 detik hingga muncul tampilan "IRGA purged". Klik "Quit" untuk keluar ke tampilan utama. -Dan, Matikan pompa dan IRGA siap untuk digunakan.
13
Pengukuran fluk GRK dengan IRGA: Fluk CO2 dari gambut dapat diamati secara langsung di lokasi/lapang dengan alat Infra Red Gas Analyzer (IRGA) caranya : Fluk CO2 yang keluar melalui permukaan tanah ditangkap dengan menggunakan Chamber dari PVC berdiameter 25 cm dan tinggi 25 cm, yang bagian bawahnya dibenamkan ke dalam lapisan permukaan gambut sekitar 3-5 cm. Bagian atas chamber dipasangi sungkup yang telah dilengkapi dengan lubang dan selang untuk mengalirkan gas serta termometer untuk mengamati suhu di dalam chamber. Chamber dihubungkan dengan IRGA dengan selang, dan IRGA juga di konek/dihubungkan dengan komputer/laptop yang sudah di Install software IRGA yang sudah siap untuk membaca perubahan konsentrasi CO2 dalam chamber untuk setiap interval waktu 1 detik.
14
Alat pendukung yang diperlukan untuk pengukuran GRK dengan IRGA di lapang: Sungkup bawah
(collar) dan sungkup atas (hood). minimal berjumlah 3 buah, untuk mengamati suhu tanah, suhu udara dan suhu dalam chamber pada saat pengamatan sedang dilakukan. Meteran untuk mengukur rata-rata tinggi sungkup/chamber yang berada dipermukaan tanah, untuk mendapatkan nilai volume gas dalam chamber tersebut Kipas, untuk menyamakan konsentrasi gas dalam chamber dengan konsentrasi gas di udara pada saat pengukuran akan dilakukan.. Papan untuk pijakan operator agar tekanan ke permukaan gambut minimal Termometer,
15
-
IRGA dirancang untuk mengukur konsentrasi gas CO2 yang disirkulasi dari sungkup tertutup ke unit IRGA dengan menggunakan suatu pompa (pressure pump). Konsentrasi gas CO2 akan dibaca setiap detik selama pengukuran (disarankan selama 120 detik untuk setiap titik pengamatan. Dengan demikian akan ada 120 titik pembacaan hubungan antara waktu (detik) dengan konsentrasi gas (ppm). Banyaknya jumlah titik pengamatan akan mengurangi error dalam penentuan fluks CO2.
16
Pastikan data hasil pengukuran dengan IRGA tersimpan di laptop. Import data dari format IRGA ke Excel Konversi mole ppm dari pembacaan IRGA ke gr/m2/detik atau ton/ha/tahun Gunakan data dari pembacaan yang sudah stabil, misalnya detik ke 11 sampai detik ke 130 120 detik Buat persamaan regresi (linear atau exphonensial) hubungan antara waktu (detik) dengan konsentrasi CO2, untuk mendapatkan nilai dC/dt. Gunakan persamaan/rumus (Madsen, 2009): untuk menghitung fluk CO2
17
Berikut ini adalah tabel peralatan untuk mengambil sampel GRK beserta fungsinya.
18
Pengukuran fluk GRK secara langsung dengan GC: Pengambilan contoh gas menggunakan jarum suntik (syringe) ukuran 10 ml. Jarum suntik dibungkus dengan kertas perak untuk menghindari terjadinya penurunan konsentrasi gas karena pengaruh panas dan diberi label. Jumlah syringe yang harus disediakan adalah 7 buah setiap kali (titik) pengambilan contoh gas. Ujung syringe ditutup dengan rubber grip. Pengukur waktu seperti stop watch atau jam diperlukan untuk mengetahui keakuratan waktu pengambilan contoh gas. Pengambilan contoh gas pada interval waktu yang berbeda misalnya: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 dan 21 menit. Blangko pengamatan digunakan untuk mencatat perubahan suhu dalam sungkup dan tinggi sungkup dari permukaan tanah (head space). Kalau sampel dianalisa menggunakan Portable GC (langsung di lokasi), sampel gas dalam syringe langsung digunakan/disuntikkan ke GC. Namun, kalau sampel gas akan dibawa (dikirim) jauh, sampel gas sebaiknya dimasukkan ke dalam vial Konsentrasi GRK dalam syringe bisa langsung diukur di lapang dengan portable GC; Namun kalau sampel gas akan dianalisa di laboratorium (dibawa jauh), sebaiknya sampelgas dalam syringe dimasukkan ke dalam vial (botol kaca), kemudian vial dimasukkan ke dalam ice box.
19
• Pengambilan sampel GRK dengan menggunakan close chamber technique yang diadopsi dari IAEA (1993) boks terbuat dari polycarbonate dengan kerangka terbuat dari paralon dan penampang dari almunium. • Boks ditempatkan pada posisi yang rata agar tidak terjadi kebocoran gas pada bagian bawah penampangnya
20
Analisis sampel gas GRK dengan GC: • Contoh gas N2O, CH4 dan CO2 yang telah diambil secara bersamaan dengan menggunakan jarum suntik berukuran 10 ml. Sampel gas kemudian dianalisa menggunakan Gas Chromatography (GC). Namun sebelum sampel gas dianalisa, GC dikalibrasi terlebih dahulu menggunakan gas standar dengan konsentrasi mendekati konsentrasi GRK di atmosfer, yaitu 300 ppb (part per billion); 1,7 ppm (part per million) untuk CH4, dan 380 ppm untuk CO2. • Contoh gas dianalisis menggunakan GC yang dilengkapi dengan:
•
1. Electron Capture Detector (ECD) : untuk analisa gas N2O 2. Flame Ionization Detector (FID) : untuk analisa gas CH4 3. Thermal Conductivity Detector (TCD) : untuk analisa gas CO2 Hasil analisa konsentrasi masing-masing sampel gas (berdasarkan periode waktu pengamatan), selanjutnya diregresi linear dengan waktu sehingga diperoleh nilai laju perubahan fluk yaitu nilai (Csp/t ).
21
Perhitungan: • Setelah konsentrasi gas GRK pada masing-masing periode waktu pengambilan sampel diketahui, dan diregresi linearkan dengan waktu sehingga diperoleh nilai perubahan konsentrasi (Csp/t) GRK tersebut. • Selanjutnya fluk masing-masing GRK dihitung menggunakan persamaan yang diadopsi dari IAEA (1993).
22
Nilai fluks GRK sangat bervariasi berdasarkan periode/waktu pengamatan dilakukan: Untuk mendapatkan data fluk GRK yang represenatif pada lahan gambut atau untuk menetapkan nilai faktor emisi (emission factor) dengan menggunakan IRGA atau GC, pengamatan sebaiknya dilaksanakan minimal kontinyu selama periode waktu 1 tahun.
23
Dari hasil penelitian, ditemukan bahwa ada kontribusi respirasi akar terhadap nilai fluk GRK yang teramati dengan IRGA atau GC. Untuk itu, dalam menetapkan faktor emisi dari dekomposisi gambut, nilai yang terukur dari IRGA atau GC perlu dikoreksi dengan nilai respirasi akar.
24
25
26
